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行业动态

环境自动监测技术与设备的发展动态(上)

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2016/8/11     浏览次数:    

摘 要

  本文对空气、废气以及地表水、污水自动监测系统的技术构成和技术关键,以及在线自动分析仪的技术原理、发展现状和存在的问题进行了评述。重点讨论了SO2、NOx、O3、CO、

PM10、烟尘等空气或废气自动分析仪以及水质常规五参数、化学需氧量(COD)、高锰酸盐指 数、总有机碳(TOC)、氨氮、总氮、磷酸盐、总磷和UV等水质自动分析仪。


  关键词 空气和废气 地表水和污水 自动监测系统 自动分析仪 在线


1、前言

  目前,我国重点城市已在利用建立的环境空气质量自动监测系统开展环境空气质量日报或 预报工作。2000年,开始实施130个城市的环境空气质量监测系统的建设项目。与此 同时,随着污染物排放总量制度的实施,各地相继开始建设污染源在线自动监测系统( 重点废气排放源和重点污水排放源)。自1999年以来,国家已先后在七大水系的十个 重点流域建成了42个地表水水质自动监测系统,黑龙江、广东、江苏和山东等省也相 继建成了10个地表水水质自动监测系统。目前,国家环保总局正利用世行贷款启动重 点流域30个地表水水质自动监测系统的建设项目。


2、环境空气质量自动监测系统

  环境空气质量自动监测系统是一套自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统。空 气质量 的自动监测系统一般采用湿法和干法两种方式。湿法的测量原理是库仑法和电导 法等,需要大量试剂,存在试剂调整和废液处理等问题,操作繁琐,故障率高,维护量大。该法以日本为主,但自1996年起,日本在法定的测量方法中增加了干式测量原理,湿法现已处于淘汰阶段。干法基于物理光学测量原理,使样品始终保持在气体状态,没有试剂的损耗,维护量较小。干法以欧美国家为主,代表了目前的发展趋势。


2.1 系统的结构

  干法监测子站主要由样品采集、空气自动分析仪、气象参数传感器、动态自动校准系统、 数据采集和传输系统以及条件保证系统等组成。


2.1.1 大气污染物自动分析仪

  SO2自动分析仪:基于SO2分子接收紫外线(214 nm)能量成为激发态分子,在返回基态时,发出特征荧光,由光电倍增管将荧光强度信号转换成电信号,通过电 压/频率转换成数字信号送给CPU进行数据处理。当SO2浓度较低,激发光程较短且背景 为空气时,荧光强度与SO2浓度成正比。采用空气除烃器可消除多环芳烃(PAHs)对测 量的干扰。

  NOx自动分析仪:NO与O3发生反应生成激发态的NO2*,在返回基态时发射特征光,发光强度与NO浓度成正比。NO2不与O3发生反应,可通过钼催化还原反应(315℃)将NO2转换成NO后进行测量。如果样气通过钼转换器进入反应管,则测量的是NOx, NOx与NO浓度之差即为NO2。

  PM10自动分析仪(β射线法):仪器利用恒流抽气泵进行采样,大气中的悬浮颗粒被吸附 在β源和盖革计数器之间的滤纸表面,抽气前后盖革计数器计数值的改变反映了滤纸上吸附灰尘的质量,由此可以得到单位体积空气中悬浮颗粒的浓度。


  对自动分析仪的自动校准通过动态自动校准系统完成,该系统包括动态自动校准仪、零气发生器、标准气源。

  目前,我国尚未出台各主要大气自动分析仪的技术条件要求,表1是中国环境监测总站验 收DASIBI公司产品时的验收标准。美国EPA对自动分析仪的性能指标要求(40 CFR PART 53)见表2。



表1 DASIBI公司产品的验收标准

指标 SO2 NOx O3 CO PM10
24 h零漂 <±5 ppb <5 ppb <5 ppb 0.5 ppm 各台仪器间的平行性≤±7%
24 h标漂 <±5 ppb <5 ppb <5 ppb 0.5 ppm
线性度 <±5 ppb <5 ppb
<5 ppb 0.5 ppm
响应时间(t90) 5 min
5 min
2 min
2 min
重现性 5 ppb 5 ppb 20 ppb 0.5 ppm
流量范围 300~800 ml/min 250~700 ml/min 1.0~3.0 L/min 1.0 L/min (16.7±1%)L/min

表2 美国EPA对大气自动分析仪的技术性能要求

性能参数 SO2 NO2 CO 光化学氧化剂
量程(ppm 00.5 00.5 050 00.5
噪声(ppm 0.005 0.005 0. 50 0.005
MDLppm 0.01 0.01 1.0 0.01
24 h零漂ppm ±0.02 ±0.02 ±1.0 ±0.02
24 h标漂20% ±20% ±20% ±10% ±20%
24 h标漂80% ±5% ±5% ±2.5% ±5%
注意:利用O3分子吸收射入中空玻璃管的254 nm的紫外光,测量样气 的出射光 强。通过电磁阀的切换,测量涤除O3后的标气的出射光强。二者之比遵循比 尔-朗伯公式,据
此可得到O3浓度值。

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